一個經(jīng)典C語言程序的改進(jìn)

摘要：統(tǒng)計單詞個數(shù)的程序是一個經(jīng)典的C語言程序，傳統(tǒng)的寫法存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可讀性差的不足。通過對相鄰的兩個字符同時進(jìn)行判斷，即可簡化程序結(jié)構(gòu)，改善程序的可讀性。

關(guān)鍵詞：單詞個數(shù);標(biāo)記變量;結(jié)構(gòu)性;可讀性

中圖分類號：TP312? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）36-0071-02

培養(yǎng)學(xué)生良好的編程能力是程序設(shè)計課程的核心目標(biāo)[1]，而編程能力的培養(yǎng)離不開一個個具體的案例程序。

在教學(xué)中選用優(yōu)質(zhì)的案例程序，對于培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計能力具有重要的示范引導(dǎo)作用[2-3]，因此應(yīng)該選擇更加合理有效的程序?qū)崿F(xiàn)方法。不過，在當(dāng)前的C語言程序設(shè)計教材中，仍有個別案例程序的寫法存在改進(jìn)優(yōu)化的空間。

1 統(tǒng)計單詞個數(shù)的傳統(tǒng)程序

“統(tǒng)計一個字符串中單詞的個數(shù)（假定單詞之間以空格分隔）”是C語言程序設(shè)計中的一個經(jīng)典程序，是字符串處理部分的一個重要案例[4-5]。

下面的程序是在許多C語言教材中采用的一種傳統(tǒng)寫法。

源程序1：

#include

#define IN 1? ? ? /*表示在一個單詞內(nèi)部*/

#define OUT 0? ? ? /*表示在一個單詞外部*/

int main（void）

{

char c;

int num，state;

state=OUT;? ? ? /*初始狀態(tài)位于單詞外部*/

num=0;

while（（c=getchar（））！='＼n'）

{

if（c==' '）

state=OUT;

else if（state==OUT）

{

state=IN;

num++;

}

}

printf（"單詞個數(shù)=%d＼n"，num）;

return 0;

}

這是一個經(jīng)典的程序，同時也是一個比較晦澀難懂的程序。由于第一個單詞之前可能有空格，同時兩個單詞之間也可能有多個空格，因此不能簡單地通過統(tǒng)計空格的個數(shù)以得到單詞的個數(shù)。該程序的編程思路是依據(jù)相鄰的兩個字符進(jìn)行判斷，當(dāng)相鄰的兩個字符中，前一個是空格符（即處于單詞外部），而后一個是非空格字符（即處于單詞內(nèi)部）時，說明找到一個新的單詞的開頭，從而將單詞的個數(shù)加一。

由于在每次循環(huán)中只對當(dāng)前讀入的一個字符進(jìn)行判斷，因此在讀入下一個字符之前，必須將當(dāng)前字符對應(yīng)的狀態(tài)記錄到標(biāo)記變量state中。若當(dāng)前字符是空格符（即處于單詞外部），則state取值為OUT;若當(dāng)前字符是非空格字符（即處于單詞內(nèi)部），則state取值為IN。當(dāng)然，在讀入任何字符之前，state也應(yīng)該取值為OUT，即處于單詞外部。

從而在讀入新字符時，若state的值為OUT，則說明前一個字符是空格符;若state的值為IN，則說明前一個字符是非空格字符。因此，當(dāng)讀入的新字符是非空格字符，而state的值為OUT（即前一個字符是空格符）時，說明找到一個新的單詞的開頭。

這種寫法之所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可讀性差，不容易為初學(xué)者理解和掌握，其主要原因就在于每次循環(huán)只對當(dāng)前一個字符進(jìn)行判斷，而不是對相鄰的兩個字符同時進(jìn)行判斷。

2 改進(jìn)的程序

如何改進(jìn)這個程序呢？其實(shí)，只需要利用兩個字符變量存儲相鄰的兩個字符，并在循環(huán)體中同時對相鄰的兩個字符的值進(jìn)行判斷，就可以取消標(biāo)志變量state，從而降低程序的復(fù)雜度。

為了便于編寫程序，可以設(shè)想在整個字符串之前添加一個空格，這并不影響單詞個數(shù)的統(tǒng)計結(jié)果。

下面是改進(jìn)之后的C語言源程序。

源程序2：

#include

int main（void）

{char c0，c;

int num;

num=0;

c0=' ';? ?/*設(shè)想在整個字符串之前添加一個空格*/

while（（c=getchar（））！='＼n'）? ?/*輸入一個字符并存入變量c中*/

{

if（c0==' ' && c！=' '）? /*相鄰的兩個字符中，前一個是空格符，后一個是非空格字符*/

num++;? ?/*說明找到一個新的單詞的開頭，將單詞的個數(shù)加一*/

c0=c;? ? /*將變量c的值轉(zhuǎn)存到變量c0中，為輸入下一個字符做好準(zhǔn)備*/

}

printf（"單詞個數(shù)=%d＼n"，num）;

return 0;

}

程序運(yùn)行結(jié)果：

在該程序中，利用兩個字符變量c0和c存儲相鄰的兩個字符，其中c0存儲前一個字符，c存儲后一個字符。這樣，只需要同時對c0和c的值進(jìn)行判斷，即可確定是否找到一個新的單詞。也就是當(dāng)c0的值是空格符，而c的值是非空格字符時，說明找到一個新的單詞的開頭，從而將單詞的個數(shù)加一。

可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過改進(jìn)之后，程序在結(jié)構(gòu)性和可讀性方面均有較大程度的優(yōu)化，從而降低了程序的復(fù)雜度，提高了學(xué)習(xí)者的接受度。

3 利用字符數(shù)組實(shí)現(xiàn)的程序

在前面的程序中，利用getchar函數(shù)逐個輸入字符，利用兩個字符變量的值不斷交替，存儲相鄰的兩個字符。

還有一種處理方式，就是利用一個字符型數(shù)組存儲字符串。由于在第一個單詞之前有可能沒有空格符，因此若仍然采用查找一個單詞的開頭的方式，實(shí)現(xiàn)起來將會不甚方便。不過，可以變換一下思路，改為查找一個單詞的末尾。

可以發(fā)現(xiàn)，在除了最后一個單詞之外的每個單詞之后至少有一個空格符，而在最后一個單詞之后可能跟一個空格符，也可能直接跟一個空字符'＼0'，因此可以將判斷規(guī)則修改為“當(dāng)相鄰的兩個字符中，前一個是非空格字符，而后一個是空格符或空字符'＼0'時，說明找到一個新的單詞”[6]。

下面是利用字符數(shù)組實(shí)現(xiàn)的C語言源程序。

源程序3：

#include

#include

int main（void）

{char a[200];

int i，n，c=0;

printf（"請輸入一行以空格分隔的單詞：＼n"）;

gets（a）;

n=strlen（a）;

for（i=0;i<=n-1;i++）

{if（a[i]！=' '&&（a[i+1]==' '||a[i+1]=='＼0'））

c++;

/*若第i個字符不是空格符，第i+1個字符是空格符或'＼0'，則表示找到一個單詞的末尾*/

}

printf（"單詞個數(shù)=%d＼n"，c）;

return 0;

}

可以發(fā)現(xiàn)，相對于前面的程序，利用字符型數(shù)組統(tǒng)計單詞個數(shù)的程序在結(jié)構(gòu)性和可讀性方面均有進(jìn)一步的改進(jìn)。

4 進(jìn)一步改進(jìn)的程序

在前面的程序中均假定單詞之間是以空格符分隔的，而在現(xiàn)實(shí)中單詞之間也可以用標(biāo)點(diǎn)符號分隔，如何應(yīng)對這個問題呢？其實(shí)，只需要對源程序3稍加修改，就可以適應(yīng)這種新的要求。

由于單詞之間是以空格符或標(biāo)點(diǎn)符號分隔的，而標(biāo)點(diǎn)符號是不便于一一判斷區(qū)分出來的，因此可以通過判斷一個字符是不是字母或數(shù)字來確定是否處于單詞內(nèi)部。也就是當(dāng)相鄰的兩個字符中，前一個是字母或數(shù)字（即處于單詞內(nèi)部）而后一個不是字母或數(shù)字（即處于單詞外部）時，說明找到一個新的單詞的末尾[6]。要判斷一個字符是不是字母或數(shù)字，可以直接調(diào)用C語言中的isalnum庫函數(shù)。

從而可以寫出如下進(jìn)一步改進(jìn)的源程序。

源程序4：

#include

#include

#include

int main（void）

{char a[200];

int i，n，c=0;

printf（"請輸入一行以空格或標(biāo)點(diǎn)分隔的單詞：＼n"）;

gets（a）;

n=strlen（a）;

for（i=0;i<=n-1;i++）

{if（isalnum（a[i]）&&！isalnum（a[i+1]））

c++;

/*若第i個字符是字母或數(shù)字，第i+1個字符不是字母或數(shù)字，則表示一個單詞結(jié)束*/

}

printf（"單詞個數(shù)=%d＼n"，c）;

return 0;

}

程序運(yùn)行結(jié)果：

5 結(jié)論

通過以上程序的改進(jìn)過程可以發(fā)現(xiàn)，只要不迷信于教材中的經(jīng)典案例，勇于改進(jìn)，勇于創(chuàng)新，就能夠向?qū)W生傳授更加科學(xué)合理的知識和技能。而這個案例的改進(jìn)過程本身，也是對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新教育的一個很好的樣板。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳濤. 面向編程能力培養(yǎng)的C語言教學(xué)模式研究[J].計算機(jī)教育，2020（1）：100-103.

[2] 薛小鋒.案例教學(xué)在非計算機(jī)專業(yè)“C語言程序設(shè)計”教學(xué)中的應(yīng)用[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2010（4）：80-82，88.

[3] 丁海燕.高級語言程序設(shè)計案例教學(xué)模式的探討[J].計算機(jī)教育，2011（8）：65-68.

[4] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計[M].5版.北京：清華大學(xué)出版社，2017.

[5] 田淑清.全國計算機(jī)等級考試二級教程——C語言程序設(shè)計（2016年版）[M].北京：高等教育出版社，2015.

[6] 巨同升.C語言程序設(shè)計新思路[M].北京：科學(xué)出版社，2020.

【通聯(lián)編輯：王力】